Caractérisation des agglutinines du pommier : une approche biotechnologique pour la création d'une résistance durable au feu bactérien

Characterisation of apple agglutinins : a biotechnological approach to create a sustainable resistance against fire blight

• Auteur / Autrice : Antoine Bodelot
• Direction : Marie-Noëlle Brisset
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie, biologie moléculaire et cellulaire
• Date : Soutenance le 05/12/2023
• Etablissement(s) : Rennes, Agrocampus Ouest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Végétal, Animal, Aliment, Mer, Environnement (Angers ; 2022-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche en Horticulture et Semences (2012-....) - Institut de Recherche en Horticulture et Semences / IRHS
• Jury : Président / Présidente : Sylvain La Camera
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alia Dellagi, Bruno Jaloux, Alexandre Degrave, Emilie Vergne
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Annabelle Déjardin, Stéphane Génin

Mots clés

Mots clés libres

Erwinia amylovora

Dysaphis plantaginea

CRISPR/Cas9

Intragénèse

Amaranthin-Like protéines

Gènes de défense

Erwinia amylovora

Dysaphis plantaginea

CRISPR/Cas9

Intragenesis

Amaranthin-Like proteins

Defense gene

Résumé

Des alternatives comme les stimulateurs de défenses des plantes peuvent être une solution pour réduire l’usage de pesticides. Parmi eux, l’acibenzolar-S-méthyl (ASM) a montré son efficacité sur le pommier contre le feu bactérien, causé par Erwinia amylovora (Ea). L’ASM induit, entre autres, l’expression d’une famille multigénique de lectines, les agglutinines (MdAGGs), dont l’une d’elles, MdAGG10, possède in vitro un pouvoir d’agglutination vis-à-vis d’Ea. Au cours de la thèse, grâce à l’analyse de plantes éditées via CRISPR/Cas9 pour les MdAGGs, nous avons démontré in planta l’implication de cette famille dans la défense contre Ea et un autre bioagresseur, le puceron cendré. La surexpression constitutive de MdAGG10 ne permet cependant pas de conférer une résistance contre ces deux bioagresseurs.Cette surexpression affecte la croissance de la plante, suggérant qu’une régulation de l’expression des MdAGGs est nécessaire pour éviter un effet pléiotrope sur le phénotype des plantes. Nous avons donc mis en oeuvre une stratégie intragénique associant un promoteur induit par Ea, MdpPPO16, et la séquence codante de MdAGG10, afin d’évaluer l’effet d’une expression inductible de cette protéine en présence de la bactérie. Ceci a permis 1) d’induire MdAGG10 plus tôt et plus fortement qu’en conditions normales d’infection et de montrer que cette induction permet 2) de retarder l’apparition des symptômes, sans pour autant protéger la plante sur le long terme. La possible dérégulation européenne de plantes issues de New Breeding Techniques, ouvre la perspective d’une application de ces résultats dans l'amélioration du pommier pour la résistance au feu bactérien.

In France, apple is the most treated crop. Efficient alternatives to chemical pesticides, like plant resistance inducers, are being studied in order to reduce these treatments on apple. Among them, acibenzolar-S-methyl (ASM) has already been proven to be effective in controlled conditions against fire blight, a Maloideae disease caused by Erwinia amylovora (Ea). ASM strongly induces the expression of a multigenic genes family encoding lectins, termed agglutinins (MdAGGs). Moreover, one of them, MdAGG10, provokes in vitro bacterial cell aggregation. During my thesis, I used plants editied by CRISPR/Cas9 to demonstrate that this protein family is involved in the resistance against Ea but also against another apple pest, the rosy aphid. However, constitutive overexpression of MdAGG10 does not promote resistance against these pests.This overexpression has negative consequences on apple growth suggesting that regulation of MdAGGs is necessary to prevent pleotropic effects on plant phenotype. We therefore set up an intragenic strategy associating the promoter MdpPPO16, known to be rapidely and strongly induced upon Ea infection, and the coding sequence of MdAGG10. This allowed to show that Ea can 1) induce MdAGG10 expression earlier and stronger than in standard Ea infection conditions and that this induction 2) allows to delay the first fire blight symptoms appearance, although it doesn’t confer long term resistance to the plants. Plants coming from NBT (New Breeding Techniques) are likely to be authorized in the European Union and these results open up on a real application of in apple breeding programs against fire blight.